Come il pixel binning rende fantastiche le tue foto del Galaxy S22

L’industria degli smartphone continua la sua guerra totale per la supremazia delle fotocamere, con i marchi che cercano di stipare quanti più pixel possibile nel maggior numero di fotocamere. Da quelli miseri Fotocamere macro e di profondità da 2 megapixel rispetto agli snapper da 108 megapixel su telefoni come il Galaxy S22 Ultra, i numeri sembrano solo aumentare.

Presto, Il sensore della fotocamera Samsung da 200 megapixel porterà le cose al livello successivo, ma al centro di tutta questa magia dei megapixel c’è una tecnologia chiamata pixel binning – ed è la chiave del successo di una fotocamera. Tuttavia, non tutto il pixel binning è uguale. Samsung utilizza il pixel binning "tetra" 4 in 1 sul Galassia S22e "nona" pixel binning 9 in 1 sul Galaxy S22 Ultra. Tutto questo fa qualche differenza? Abbiamo scoperto.

Perché è necessario il pixel binning

Cosa fa il pixel binning? In breve, consente ai pixel adiacenti di funzionare come un grande “super pixel”, raccogliendo più dati per fornire foto più luminose con colori più accurati e meno rumore. Prima di entrare nei dettagli tecnici, è importante capire perché ciò accade.

Il sensore della fotocamera del telefono è il componente che raccoglie ed elabora tutte le informazioni ottiche fornite dall'obiettivo anteriore. Il sensore, a sua volta, è essenzialmente una piastra di pixel. Milioni di loro, in realtà. Proprio come le cellule di una pianta, i pixel assorbono la luce, che poi subiscono la conversione del segnale per produrre l'immagine che vediamo sullo schermo del nostro telefono.

Ma ecco la parte strana. Maggiore è il numero di pixel, maggiore è la risoluzione dell'immagine, consentendo maggiori dettagli e nitidezza. Tuttavia, man mano che continuiamo ad aggiungere più pixel, anche la dimensione dei sensori dovrebbe aumentare per accoglierli. Passare da 10 MP a 200 MP dovrebbe comportare un sensore della fotocamera 20 volte più grande. Ma poiché lo spazio disponibile all’interno del telaio di uno smartphone per adattarsi ai sensori di immagine è limitato, tale aumento delle dimensioni non può verificarsi.

Per risolvere il problema, la dimensione dei pixel è stata ridotta, inserendo più di questi elementi fotosensibili sulla piastra del sensore senza aumentarne troppo le dimensioni. Tuttavia, più piccolo diventa un pixel, peggiore è l’assorbimento della luce, con conseguenti dettagli e colori poco brillanti. È qui che la tecnologia di pixel binning viene in soccorso creando algoritmicamente pixel più grandi in grado di assorbire più luce. Quando questo accade, ottieni foto più belle.

I vantaggi del pixel binning sono facili da vedere

Quando questo algoritmo entra in azione, viene creato un super pixel più grande che assorbe più dati luminosi. Ciò è particolarmente importante in ambienti scarsamente illuminati in cui il sensore della fotocamera deve raccogliere quanta più luce possibile. Nel caso del tetra pixel binning del Galaxy S22, quando quattro pixel vicini dello stesso colore vengono uniti in uno solo, la loro sensibilità alla luce aumenta di quattro volte.

Di conseguenza, le foto con pixel bin risultano più luminose con maggiore nitidezza e maggiore contrasto. L'immagine sopra è stata catturata con la risoluzione nativa di 50 MP la fotocamera principale del Galaxy S22. Notare il livello di grana e i bordi sfocati. Di seguito è riportato uno scatto da 12,5 MP dello stesso soggetto catturato dall'S22, che offre linee ben definite e una riproduzione dei colori molto migliore, con un profilo più luminoso attorno ai bordi.

Ma i vantaggi del pixel binning non si limitano alla fotografia in condizioni di scarsa illuminazione. In effetti, la tecnologia migliora anche l’output HDR (High Dynamic Range). Quando si scattano foto di soggetti o ambienti circostanti ad alto contrasto, la tecnologia di pixel binning produce nuovamente vantaggi tangibili.

Ogni gruppo di pixel (in base al colore) ha un diverso livello di fotosensibilità e tempo di esposizione, il che significa che raccolgono informazioni sulla luce in forma segmentata e con maggiore precisione. Di conseguenza, quando l’elaborazione HDR viene applicata ai dati ottici raccolti da ciascun array di pixel, le foto appaiono incisive, con una maggiore precisione del colore e una gamma dinamica migliorata.

I diversi approcci di Samsung al pixel binning

La portata del pixel binning dipende dal numero di pixel stessi. Ad esempio, una fotocamera da 48 MP combina quattro pixel in un super pixel ingrandito artificialmente per fornire foto da 12 MP. Ecco perché i marchi lo commercializzano come pixel binning 4 in 1. Allo stesso modo, i sensori della fotocamera con 5o milioni o 64 milioni di pixel producono rispettivamente immagini da 12,5 MP e 16 MP. Nel gergo del marketing Samsung, potresti imbatterti nel nome "Tetracell" per definire questo processo.

A livello tecnico, i pixel in realtà non si muovono né si combinano fisicamente. Invece, è fatto a livello di software utilizzando algoritmi di remosaic. La disposizione dei singoli pixel continua ad essere la solita questione RGB. Il compito di Tetracell è raggruppare i pixel con lo stesso filtro colorato uno accanto all'altro in una matrice di pixel 2×2 e unirli per creare una matrice di pixel RGB artificiale più grande per raccogliere più luce. Dai un'occhiata all'immagine qui sopra per vedere come risulta.

La fotocamera da 50 MP del Galaxy S22 utilizza pixel da 1 micron, ma quando la tecnologia di pixel binning entra in azione, unisce una serie 2×2 di pixel adiacenti da 1 micron. Questo ci dà un super pixel più grande che misura 2 micron di diametro. Questo è il metodo tetra. Ma quando hai una fotocamera da 108 MP su un telefono come il Galaxy S22 Ultra, la dimensione dei pixel diventa ancora più piccola.

Invece del pixel binning 4 in 1, questo sensore da 108 MP si basa su quella che Samsung chiama tecnologia “Nonacell”. Combina nove pixel vicini in uno solo. Questa fusione di una matrice di pixel 3×3 crea un super pixel più grande di 2,4 micron. In tal modo, la risoluzione scende dai 108MP nativi a 12MP, ma le foto risultano più luminose e con una migliore precisione dei colori. Questo è il metodo di binning non pixel.

Come accennato in precedenza, i pixel più piccoli hanno difficoltà a raccogliere dati sulla luce, quindi perdono dettagli nelle foto. L’immagine in alto a sinistra è un segmento di un’immagine da 108 MP a piena risoluzione scattata dal sensore della fotocamera principale del Galaxy S22 Ultra, dotato di pixel più piccoli da 0,8 micron. Sulla destra c'è un segmento ritagliato da uno scatto da 50 MP scattate dalla fotocamera principale del Galaxy S22, che racchiude pixel più grandi da 1 micron. Grazie ai pixel più grandi, il sensore della fotocamera del Galaxy S22 raccoglie più dati sulla luce e, di conseguenza, puoi vedere più dettagli sul braccialetto in pelle, con una nitidezza migliorata e un'esposizione molto migliore.

Tuttavia, quando entra in azione il pixel binning, il sensore della fotocamera del Galaxy S22 Ultra crea un super pixel più grande da 2,4 micron. che raccoglie più dati sulla luce rispetto alla fotocamera principale del Galaxy S22, che crea artificialmente un super più piccolo da 2 micron pixel. Non sorprende che i risultati siano invertiti.

Come puoi vedere nell’immagine sopra, il super pixel più grande del Galaxy S22 Ultra offre una migliore separazione dei soggetti con un maggiore controllo sulla nitidezza, più dettagli sulla superficie e una migliore precisione del colore. Ma il pixel binning non consiste solo nel far emergere i dettagli in condizioni di scarsa illuminazione. Svolge anche un ruolo enorme nella riproduzione dei colori, nella gestione della gamma dinamica e in altri parametri cruciali.

Nell'immagine in alto a sinistra, il Galaxy S22 fa un lavoro molto migliore in termini di esposizione del soggetto, stima della profondità e colore riproduzione in uno scatto da 50MP a piena risoluzione, rispetto allo scatto da 108MP della stessa scena del Galaxy S22 Ultra. I pixel più piccoli sulla fotocamera principale del Galaxy S22 Ultra si traducono in colori sbiaditi sugli edifici e un profilo complessivamente meno incisivo.

Proprio come nello scenario di scarsa illuminazione, il pixel binning evidenzia nuovamente la differenza e capovolge i risultati. Grazie ai super pixel più grandi creati dal sensore della fotocamera del Galaxy S22 Ultra, l'immagine in alto a destra raffigura il le scanalature dei mattoni nell'immagine sono più precise e i colori sono risultati più vicini alla realtà rispetto alla foto scattata dal Galaxy Vaniglia S22. Tuttavia, vale la pena sottolineare che il pixel binning non è l’unico fattore che determina la qualità dell’immagine. Molto dipende dalla marca del sensore, gli algoritmi sottostanti e l'apertura, tra gli altri fattori.

Il futuro del pixel binning sugli smartphone

Senza fine alle guerre dei pixel in vista, la prossima evoluzione sono i sensori della fotocamera da 200 MP. In effetti, si dice che Motorola lancerà il primo telefono con un hardware di imaging così potente. In questo caso, gli algoritmi di mosaico combineranno non meno di 16 pixel in un'unica grande unità. Prendiamo ad esempio il sensore ISOCELL HP-1 da 200 MP di Samsung, che introduce una nuova forma ibrida di pixel binning.

A seconda della situazione di illuminazione, esegue un processo ibrido di binning dei pixel 4×4 che avviene in due fasi. Innanzitutto, il sensore esegue il binning 4 in 1 che coinvolge una matrice 2×2 di pixel da 0,64 micron. Ciò crea un super pixel più grande che misura 1,28 micron e produce foto con una risoluzione di 50 megapixel. Successivamente, il sensore esegue un altro ciclo di binning 4 in 1 che coinvolge una matrice 2×2 di pixel da 1,28 micron, creando un super pixel ancora più grande che misura 2,56 micron. Al termine di questo processo, la risoluzione dell'immagine finale scende a 12,5 megapixel gestibili.

Ecco perché il pixel binning è così necessario. Poiché i sensori delle fotocamere degli smartphone continuano ad acquisire sempre più pixel, la necessità di un pixel binning di qualità diventa ancora più importante. Ed è una tecnologia in continua evoluzione. Che si tratti di tetra, nona o del pixel binning ibrido menzionato sopra, le aziende stanno ancora cercando di capire quali metodi funzionano meglio per le diverse fotocamere.

Raccomandazioni degli editori

• L’ultimo telefono Android di Asus potrebbe rappresentare una grande minaccia per il Galaxy S23 Ultra
• Il Galaxy Tab S9 Ultra sembra uno dei tablet più entusiasmanti del 2023
• È stato risolto un problema con una delle funzionalità principali della fotocamera del Galaxy S23 Ultra
• Cos'è Bixby? Come utilizzare l'assistente AI di Samsung
• I migliori proteggi schermo per Samsung Galaxy S23 Ultra: le 12 migliori scelte